[科普中国]-岩体地质结构分析

岩体地质结构分析(geological structure analysis of rock mass)是指研究岩体的地质构造结构面和被结构面切割而成的结构体的形状、大小及其相互组合形式，并分析其在矿山工程应力作用下的稳定性等整个工作的总称。它是评价岩体稳定性的基础工作。地质作用形成的具有各种产状裂陈系统、结构特征和天然应力场的地质体，称岩体。岩体结构分析有特定的观测试验内容和分析、分类方法。

简介岩体地质结构分析(geological structure analysis of rock mass)是指研究岩体的地质构造结构面和被结构面切割而成的结构体的形状、大小及其相互组合形式，并分析其在矿山工程应力作用下的稳定性等整个工作的总称。它是评价岩体稳定性的基础工作。地质作用形成的具有各种产状裂陈系统、结构特征和天然应力场的地质体，称岩体。岩体结构分析有特定的观测试验内容和分析、分类方法1。

岩体结构观测试验内容包括：

（1）现场观测各种构造结构面的特征、产状、延伸规模、间距和密集程度。并按其规模划分结构面的级别。

（2）鉴定结构面的胶结或充填物质。

（3）研究结构面的产状组合关系及其力学性质。

（4）测定结构体的形状、大小。

（5）分析岩体的岩石种类、矿物成分和组构特征。

（6）测定岩体的力学特征，并在现场实验室测定岩石的机械强度。

（7）进行岩体结构分类，判定岩体稳定性等2。

岩体结构分析方法岩体结构分析主要有：

（1）地质学方法。如岩石学方法、构造地质学方法和地质力学方法等。

（2）岩石力学方法。如地应力测量。岩石强度试验和模拟试验等。

（3）作图法。即借助赤平极射投影法或实体比例投影法、或块体坐标投影法等进行图解分析，确定岩体优势结构面、结构体几何形状和规模大小。以及可能失稳的形式和位移的方向等。

（4）Q值评价法。即用岩体质量指标Q值评价岩体稳定性的方法，Q值愈大，岩体稳定性愈好2。

岩体结构分类一般分为：整体块状、层状、碎裂状和松散状等四种结构类型。

（1）整体块状结构类型

其力学特性为各向同性的连续介质，岩石压缩应力一应变曲线为凹形，整体强度高。可承受一定的拉力，岩石类型一般为厚层状沉积岩、火成侵入岩、火山变质岩，结构面以节理面为主，主要结构体形式为块状、柱状。按岩石、岩体强度。该类型可细分为整体结构和块状结构两个亚类。前一亚类结构面类型属刚性结构面，主要结构面内摩擦系数(抗剪曲线斜率)大于0.6，结构面间距大于1m；岩体完整系数(岩休纵波速度与岩石纵波速度比值的平方数或岩体抗压强度与岩石抗压强度的比值)大于0.75，结构面级别为Ⅳ、V级，岩块湿抗压强度大于58.84MPa，岩休稳定性属极稳定类，个别情况下出现岩爆，后一亚类.结构面类型以刚性结构面为主。局部为破碎结构面，结构面内摩擦系数为0.4~0.6，结构面间距为0.5~1m，岩体完整系数为0.75~0.4，结构面级别以Ⅳ、Ⅴ级为主，岩石湿抗压强度大于29.42MPa。一般大于58.84MPa，稳定性属稳定类，有时沿结构面产生块状位移。

(2)层状结构类型

岩石种类属簿层沉积岩、沉积变质岩，其力学特性为各向异性不连续介质，垂直层面的方向上抗拉强度低，整体强度不高，层理、片理、节理比较发育，主要结构体形式为板状、楔形。该类型又再分为厚层状结构和薄层状结构两个亚类。前一亚类，结构面类型分刚性结构而和柔性结构面两种：主要结构面内摩擦系数为0.5~0.3，结构面间距为0.5~0.3m，岩体完整系数为0.5~0.3，结构面级别以Ⅲ、Ⅳ级为主，岩块湿抗压强度大于29.42MPa，岩体稳定性属较稳定类，可沿软弱夹层发生层状滑移。后一亚类结构面类型为柔性结构面，主要结构面内摩擦系数为0.4~0.3，结构面间距小于0.3m，岩体完整系数小于0.4，结构面级别以Ⅲ、Ⅳ级显著，岩块湿抗压强度为29.42~9.81MPa，岩体稳定性属较不稳定类，常发生顺层滑移、弯折，有时有塑性变形。

(3)碎裂状结构类型

包括镶嵌状结构、层状破裂结构和破裂状结构三个亚类。镶嵌结构，岩石种类属火成侵入岩、非沉积变质岩，抗剪强度高，抗拉强度低，岩块湿抗压强度大于58.84MPa，节理比较发育有小断层错动带，主要结构体形式为菱形、锥形，结构面类型属刚性结构面、破碎结构面，主要结构面内摩擦系数为0.6~0.4，结构面间距小于0.5m，岩体完整系数小于0.3，结构面级别为Ⅳ、Ⅲ级密集，岩体稳定性属较稳定类，但受振动而松动时则不稳定。层状破裂结构，岩石类型为较强烈摺曲、破碎的岩层或层状岩体，力学特征为各向异性不连续介质，岩石压缩应力——应变曲线为凸凹型或凸型，垂育岩层方向软弱，岩块湿抗压强度小于29. 42MPa、骨架岩层在29. 42MPa左右，岩休中层理、片理、节理、断力学特征为各向同性的似连续介质，岩石压缩应力——应变曲线为凸凹交替型，整体层、层间错动面发育，主要结构体形式为碎裂状、片状，结构面类型属泥化结构面。其内摩擦系数为0.4~0.2，结构面间距小于0.5m，岩体完整系数小寸0.4m，构造面级别Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级均发育，岩体稳定性属不稳定类，易沿软弱结构面发生位移。遇水时可塑性变形。碎裂状结构，岩石种类为构造破碎强烈的岩体，力学特性是结沟面方向具压缩性，抗拉强度很低，具有一定的流变特性，岩块湿抗压强度小于29.42MPa，节理、断层、断层破碎带、交叉劈理发育。主要结构体形式为破碎状，结构面类型为破碎结构面，其内摩擦系数为0.4~0.16，结构面间距小于0.5m，岩体完整系数小于0.3，岩体稳定性属不稳定类，尤其是有水作用时更不稳定。

(4)松散状结构

常为断层破碎带或风化破碎带，力学特性表现为各向同性的连续介质，岩石压缩应力——应变曲线为凸型，整体强度很低，塑性高，流变性大，岩块湿抗压强度极低，主要结构体形式为鳞片状、碎屑状、颗粒状，结构面类型为节理密集呈无序状分布，其内摩擦系数小于0.2，岩体完整系数小于0.2，岩体稳定性属极不稳定类，有水时易发生塑性变形3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学